專利名稱：波環(huán)型線滑片式轉(zhuǎn)子機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是一種多用途的可變?nèi)莘e旋轉(zhuǎn)活塞機(俗稱轉(zhuǎn)子機)。
由旋轉(zhuǎn)活塞直接產(chǎn)生可變?nèi)莘e的機械一般都具有結(jié)構(gòu)簡單、運轉(zhuǎn)均勻等突出優(yōu)點，幾百年來它一直是機械領(lǐng)域人們孜孜以求、執(zhí)著探索的重大目標之一。世界上出現(xiàn)過成千上萬種轉(zhuǎn)子機方案，但能成功的卻為數(shù)不多，且還各有所短，這不僅限制了它們的應(yīng)用，甚至影響到各自的生存與發(fā)展。
“波環(huán)型線滑片式轉(zhuǎn)子機”是對已有四百多年歷史的拉梅里型葉片泵加以徹底改進的一種構(gòu)思新穎、性能優(yōu)越的勻速型滑片式轉(zhuǎn)子機。
“波環(huán)型線滑片式轉(zhuǎn)子機”的基本部件只有三個波環(huán)型線旋轉(zhuǎn)活塞(波環(huán)轉(zhuǎn)子，


圖1－2)，滑動隔片(滑片，
圖1－6)和園柱形的缸體定子(
圖1－4)。
本機型與拉梅里機型的根本差別在于1、本機處于中心位置的滑片及其載體——園柱形缸體是不轉(zhuǎn)動的，其外周的波環(huán)轉(zhuǎn)子才是轉(zhuǎn)動的主體。該機滑動隔片的伸縮是利用波環(huán)轉(zhuǎn)子型面來推動的，這樣的安排合理地簡化了各部件的運動狀態(tài)，從根本上改善了它們的受力狀況。
2、波環(huán)轉(zhuǎn)子的型面曲線(下文簡稱型面或型線)是專門設(shè)計的“環(huán)行正弦波曲線”(
圖1－13)其極坐標系的數(shù)學表達式如下R＝r＋h［1＋Sin〔nα＋φo〕］式中R為矢經(jīng)；α為極角即轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角；r為園柱形缸體定子的半經(jīng)；h為滑片伸出參量；n為波形參數(shù)，取大于1的奇數(shù)；φo為初相角。

圖1所示的波環(huán)轉(zhuǎn)子n＝3，它的內(nèi)腔直截面似一個頂角園滑的曲邊三角形。它以動配合的形式套在園柱形定子外周，形成三個垮度為120°的弓形腔(
圖1－12)。合上頂蓋(
圖1－1)，底蓋(
圖1－14)，擰上螺栓(
圖1－7)，就形成三個密閉工作室，它與只有一偏位弓形腔的拉梅里機型相比其工作必然平穩(wěn)高效得多了。
3、本機的滑片安放在沿直徑方向貫穿定子的滑片槽(
圖1－17)內(nèi)，由于它比定子直徑長出2h，其兩端伸出槽外，并與波環(huán)轉(zhuǎn)子的型面相抵。本機的波環(huán)型線設(shè)計得能確保轉(zhuǎn)子不論處于何種角度，滑片的兩端都始終與轉(zhuǎn)子型面貼接，以達到既可被轉(zhuǎn)子所驅(qū)動，又能將弓形腔密閉分隔為前后兩個工作室的目的。本機旋轉(zhuǎn)時，在波環(huán)轉(zhuǎn)子型面的推動下滑片作約束運動時，其位置、速度、加速度、受力等各種物理量的變化都處于平滑過渡之中，這就保證了本機運動時具有高轉(zhuǎn)速、低噪聲、高效率等優(yōu)異性能。
在滑片兩端安裝棒形滾柱，將進一步減小摩擦、減少摩損。
4、本機的另一特點是結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計緊湊。由于轉(zhuǎn)子型面與園柱形定子的精確轉(zhuǎn)動配合，能為轉(zhuǎn)子自動定心，故無需另有中軸和軸承為之定心，這可減少另件，簡化裝配。本機的缸體定子上還可安排儲氣室(
圖1－3)，空氣濾清井(
圖1－18)，限壓閥(
圖1－5)等，這樣不僅減少了體積與重量，也改善了整機造型。
本機的密閉工作室的容積變化過程如下當波環(huán)轉(zhuǎn)子在電機或壓縮氣體的驅(qū)動下作順時針旋轉(zhuǎn)時，三個弓形腔將輪番通過滑片兩端。先觀察其中一個工作室的變化
圖1－9所示的滑片前方的工作室在不斷擴大(同時其右側(cè)的后工作室
圖1－11則在逐漸縮小)，直至形成完整的弓形腔(此時后工作室消失)。再轉(zhuǎn)過60°后即與滑片的另一端相會，轉(zhuǎn)變?yōu)楹蠊ぷ魇?，隨之又不斷縮小、直至消失。而弓形腔中越過滑片的那部份又形成新的前方工作室。重復(fù)上述過程。
本機每轉(zhuǎn)一周有六次這樣的變?nèi)葸^程，即使單個弓形腔的體積Vo不大，但其變?nèi)菘偱帕繛閂＝6nVo(式中n為轉(zhuǎn)速)，可見，其實際排量還是相當大的。
本機的用途十分廣泛，而且各種不同功能的變換一般只需改變進排氣口或相應(yīng)作些適當安排即能實現(xiàn)，非常簡便。也可由不同功能的聯(lián)合使用來實現(xiàn)更高層次的應(yīng)用，如由波環(huán)轉(zhuǎn)子壓縮機、波環(huán)轉(zhuǎn)子膨脹機與熱交換的組合可用作制冷或暖風機，再引入燃料燃燒與膨脹作功可用于旋轉(zhuǎn)活塞發(fā)動機等等。
作為例子，
圖1繪出的是一臺“波環(huán)轉(zhuǎn)子壓縮機”(未畫出動力電機)，它是這樣工作的前工作室擴大時的吸力使空氣經(jīng)過空氣濾清井(
圖1－18)、進氣道(
圖1－16)、進氣口(
圖1－8)被源源吸入，直至前工作室后尖離開進氣口，吸氣過程才告結(jié)束。當弓形腔前部到達滑片另一端時，排氣口(
圖1－10)進入弓形腔，隨工作室的縮小腔內(nèi)氣體被迫從排氣口(
圖1－10)送出，經(jīng)連通槽(
圖1－15)，頂開單向限壓閥的鋼珠，成為壓縮氣體從閥體排出。一臺φ100mm高60mm的波環(huán)轉(zhuǎn)子壓縮機配上1500轉(zhuǎn)／分的電動機，其排氣量可達60升／分，而壓縮機本身的重量只有4kg，可見其體積與比重量等技術(shù)指標是相當先進的。
若將此機單向限壓閥中的彈簧及鋼珠取出，并使電機反轉(zhuǎn)，則它就成為一臺高效率的真空泵。若撤去電機，使閥體接口與壓縮氣源相接，則它就是一臺氣動馬達。同理，它還可用作流體輸送泵、液壓泵或液壓馬達等等。(
圖1中未加說明的
圖1－19為機油孔，
圖1－20為冷卻翅。)圖2所示是“波環(huán)轉(zhuǎn)子空氣介質(zhì)制冷機”，是多種功能機型聯(lián)合使用的典型設(shè)計。它由三部份聯(lián)合而成C級是外轉(zhuǎn)子電動機(繞組未畫出)；B級是波環(huán)轉(zhuǎn)子壓縮機，具有很強的散熱能力；A級則是用絕熱材料制成的波環(huán)轉(zhuǎn)子膨脹機。B級壓縮機輸出的6－8個大氣壓的空氣經(jīng)中間滯留后進入A級作絕熱膨脹，并回收部份壓縮功。A級輸出的低溫常壓空氣可用于冰箱或空調(diào)的制冷源。雖然空氣比熱很小，但波環(huán)機的流量是足以補償這一不足而保證制冷需要的，這是一種可取代含氟制冷劑(俗稱氟里昂)電冰箱與空調(diào)的很有前途的機型。顯然，調(diào)換工作次序可制成暖風機甚至進而用于旋轉(zhuǎn)發(fā)動機就不再贅述了。
綜上所述，本機型開發(fā)的深遠意義和重大價值是不言而喻的。
權(quán)利要求1.一種波環(huán)型線滑片式轉(zhuǎn)子機，由包括轉(zhuǎn)子、缸體定子、滑動隔片等組成，其特征是轉(zhuǎn)子的型面呈環(huán)行正弦波曲線，它與園柱形缸體定子配合形成若干個弓形腔，以及該弓形腔被滑動隔片分隔而形成可變?nèi)莘e的轉(zhuǎn)子機。
2.權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子機，其特征是轉(zhuǎn)子的型面曲線呈環(huán)行正弦波曲線，它的極坐標系的數(shù)學式為R＝r＋h［1＋Sin(nα＋φo)］其中波形參數(shù)n可按實際需要取大于1的奇數(shù)，n決定轉(zhuǎn)子機弓形腔的數(shù)目。
3.權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子機，其特征是缸體定子呈園柱形，它可以承載滑動隔片、容納儲氣室、瀘清井、限壓閥等機構(gòu)，還能為轉(zhuǎn)子起到定位軸的作用。
4.權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子機，其特征是滑動隔片沿缸體定子的直徑方向貫穿定子，其兩端伸出定子與轉(zhuǎn)子型面貼接，并被轉(zhuǎn)子型面所推動。滑動隔片兩端可安置棒形滾柱。
5.權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子機，其特征是弓形腔均勻分布在園柱形缸體定子周邊，每一個弓形腔都被滑動隔片分隔成前后兩個可變?nèi)莘e工作室。
專利摘要《波環(huán)型線滑片式轉(zhuǎn)子機》是一種可變?nèi)莘e旋轉(zhuǎn)活塞機。
本機的波環(huán)轉(zhuǎn)子與圓柱形定子相配合形成若干弓形腔，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時它們輪番被伸出定子的滑片所分割，形成密閉的可變?nèi)莘e工作室。此機結(jié)構(gòu)簡單，運轉(zhuǎn)高速平衡，且低噪音低損耗，可應(yīng)用于氣體壓縮機、真空泵、氣動馬達、流體輸送泵、液壓泵或液壓馬達，也可多級聯(lián)合應(yīng)用于無含氟制冷劑的空氣介質(zhì)制冷機、暖風機及旋轉(zhuǎn)活塞發(fā)動機。
文檔編號F04C18/34GK2151279SQ9223432
公開日1993年12月29日 申請日期1992年9月29日 優(yōu)先權(quán)日1992年9月29日
發(fā)明者徐浩冠, 徐侃峰 申請人:徐浩冠